CN117607188A - 一种岩土体热物性参数测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩土热物性测试技术领域，具体为一种岩土体热物性参数测试方法，包括U形换热管和检测接管，试验用设备及材料准备，划分试验区域，并通过钻孔设备对该试验区域钻设100m的孔，在U形换热管的进出水口位置均安装检测接管，并在U形换热管上端设置间隔机构，在U形换热管处于浅土层位置套接间隔组件，在U形换热管内进行循环温度采集时，进行真空间隔处理，避免U形换热管内热量在浅土层和外部冷空气中造成额外的散溢，提高数据采集的精准性，进而提高现场测试法对岩土体热物性测试的数据有效性，且在间隔组件的作用下在U形换热管与检测接管连接后，可对两者连接位置进行加强密封，提高试验的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及岩土热物性测试技术领域，具体为一种岩土体热物性参数测试方法。
背景技术
地源热泵因其可以通过地埋管利用土壤蓄热的特点，在国内外广泛应用，冬季将大地中的热量取出用于建筑物供暖，同时贮存冷量，以备夏用，夏季通过热泵将建筑物的热量释放到地下，对建筑物进行降温，同时贮存热量，以备冬用，地下岩土热物性是地埋管地源热泵地埋管换热器设计所需要的重要参数，如果岩土热物性参数不准确，会导致所设计的系统与负荷不相匹配，而不能充分发挥其节能优势，
目前常用到的测试方法有: 岩土类型判别法、稳态测试法、探针法和现场岩土热响应试验等，现场测试法克服了土壤样品与地下原始结构差异大的问题，所以现场直接测量能正确得到地下岩土的热物性参数，但是浅层土壤自身温度的和外部环境温度会影响外接测量仪器的测量数据，进而可能出现试验误差，使用不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种岩土体热物性参数测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩土体热物性参数测试方法，所述岩土体热物参数测试方法包括U形换热管和检测接管，具有以下步骤：
步骤一：试验用设备及材料准备，划分试验区域，并通过钻孔设备对该试验区域钻设100m的孔；
步骤二：在U形换热管的进出水口位置均安装检测接管，并在U形换热管上端设置间隔机构，然后将U形换热管竖直插入钻设的试验孔内，对U形换热管和间隔机构下端进行回填；
步骤三：回填后，对U形换热管内灌水，等待48h，测量U形换热管进出水口的温度，得到地层初始温度；
步骤四：然后通过恒温水箱和检测接管对U形换热管送入恒温加热水；
步骤五：分阶段测得进出水的温度和流量等数据，进行数据计算分析。
优选的，所述恒温水箱的加热功率为4.5kW，加热持续时间为50h。
优选的，所述检测接管通过快接组件套接U形换热管设置，快接组件包括若干挂接板，U形换热管露出地面一侧均设有快接台，快接台上端对称开设有若干轴槽，若干轴槽内均水平设有扭力轴，且若干挂接板一侧分别插接轴槽内并活动套接扭力轴设置。
优选的，所述检测接管套接U形换热管一侧均设有密封垫片，检测接管靠近U形换热管的外周侧对称开设有若干连接槽，若干连接槽一侧均设有连接块，若干连接块分别插接若干连接槽设置，连接块上端一侧面均为倾斜面设置，且挂接板套接扭力轴一侧均套接设有扭力弹簧。
优选的，所述间隔机构包括真空间隔管，真空间隔管上端一体设有控制段，真空间隔管套接U形换热管的上端设置，控制段设于U形换热管与检测接管的连接位置，U形换热管下端通过两个螺栓套接设有两个组合封底块，两个组合封底块上端均设有组合螺纹，真空间隔管下端设有第一内螺纹，且两个组合封底块的组合螺纹一侧插接真空间隔管的第一内螺纹设置。
优选的，所述控制段内上端开设有第一更换槽，控制段内下端水平设有更换台，更换台上端开设有第二更换槽，第一更换槽与第二更换槽内均设有第二内螺纹，第一更换槽与第二更换槽内分别通过第二内螺纹插接设有第二安装环和第一安装环，第二安装环和第一安装环之间连接设有包覆膜，第一更换槽与第二更换槽内下端均为锥形结构设置，且包覆膜两侧分别与第一更换槽与第二更换槽的锥形结构一侧相贴合设置。
优选的，所述控制段的外周侧对称开设有若干摆动槽，若干摆动槽内下端均水平设有翻转轴，翻转轴上均活动插接设有密封压杆，密封压杆一侧均设有弧形压块，检测接管靠近弧形压块一侧的上下两端均设有环形密封台，且若干弧形压块一侧分别挤压包覆膜一侧插接置于两个环形密封台之间并贴合检测接管设置。
优选的，所述摆动槽内上端竖直开设有辅助导槽，摆动槽内上端水平插接设有推动块，推动块上端竖直设有辅助导杆，辅助导杆上端活动插接辅助导槽下端设置，推动块下端中心和密封压杆一侧上端均设有连接耳，且两个连接耳之间均通过支撑销连接设有推动支臂。
优选的，所述控制段的外周侧上端设有控制外螺纹，控制段上端通过控制外螺纹套接设有控制环，推动块靠近控制环一侧均设有滑块，控制环的内轴承水平开设有滑槽，且若干滑块一侧分别活动插接控制环的滑槽一侧设置。
优选的，所述控制段下端一侧水平连通开设有单向抽吸槽，单向抽吸槽内一侧竖直设有导向架，导向架中心活动贯穿插接设有弹簧杆，弹簧杆一侧竖直设有单向密封塞，单向密封塞一侧封堵单向抽吸槽靠近U形换热管的一侧，弹簧杆位于单向密封塞和导向架之间均套接设有单向弹簧，且单向抽吸槽的水平高度低于包覆膜所处位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在U形换热管处于浅土层位置套接间隔组件，在U形换热管内进行循环温度采集时，进行真空间隔处理，避免U形换热管内热量在浅土层和外部冷空气中造成额外的散溢，提高数据采集的精准性，进而提高现场测试法对岩土体热物性测试的数据有效性，且在间隔组件的作用下在U形换热管与检测接管连接后，可对两者连接位置进行加强密封，提高试验的稳定性。
附图说明
图1为本发明试验流程示意图；
图2为本发明采集数据图；
图3为本发明间隔机构安装第一视角示意图；
图4为本发明间隔机构安装第二视角示意图；
图5为本发明间隔机构剖视图；
图6为本发明图5的A部位示意图；
图7为本发明图5的B部位示意图；
图8为本发明图5的C部位示意图；
图9为本发明弧形压块与检测接管连接示意图；
图10为本发明U形换热管与检测接管连接示意图；
图11为本发明包覆膜连接结构示意图；
图12为本发明控制环连接结构示意图。
图中：U形换热管1、检测接管2、快接台3、挂接板4、连接槽5、扭力弹簧6、真空间隔管7、控制段8、第一安装环9、第二安装环10、包覆膜11、摆动槽12、密封压杆13、弧形压块14、环形密封台15、推动块16、辅助导槽17、辅助导杆18、推动支臂19、滑块20、控制环21、控制外螺纹22、单向抽吸槽24、单向密封塞25、弹簧杆26、单向弹簧27、组合封底块28。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1-12，本申请提供以下五种优选方案的实施例。
实施例一
试验用设备及材料准备，划分试验区域，并通过钻孔设备对该试验区域钻设100m的孔，在U形换热管1的进出水口位置均安装检测接管2，并在U形换热管1上端设置间隔机构，然后将U形换热管1竖直插入钻设的试验孔内，对U形换热管1和间隔机构下端进行回填，回填后，对U形换热管1内灌水，等待48h，测量U形换热管1进出水口的温度，得到地层初始温度，然后通过恒温水箱和检测接管2对U形换热管1送入恒温加热水，恒温水箱的加热功率为4.5kW，加热持续时间不小于50h，分阶段测得进出水的温度和流量等数据，进行数据计算分析；
本发明实施例二中披露的一种岩土体热物性参数测试方法，其结构与实施例一中基本相同，其不同之处在于：对U形换热管1和检测接管2进行快速连接，检测接管2通过快接组件套接U形换热管1设置，快接组件包括若干挂接板4，U形换热管1露出地面一侧均设有快接台3，快接台3上端对称开设有若干轴槽，若干轴槽内均水平设有扭力轴，且若干挂接板4一侧分别插接轴槽内并活动套接扭力轴设置，检测接管2套接U形换热管1一侧均设有密封垫片，检测接管2靠近U形换热管1的外周侧对称开设有若干连接槽5，若干连接槽5一侧均设有连接块，若干连接块分别插接若干连接槽5设置，连接块上端一侧面均为倾斜面设置，且挂接板4套接扭力轴一侧均套接设有扭力弹簧6，在检测接管2一侧直接连接现有技术中常见的温度传感设备，在U形换热管1进出水时进行第一时间采集和电信号传递数据，且检测接管2套接U形换热管1时在连接块的斜面作用下，连接快速方便，方便组装使用。
本发明实施例三中披露的一种岩土体热物性参数测试方法，其结构与实施例二中基本相同，其不同之处在于：对U形换热管1埋于地下浅土层位置进行真空间隔，间隔机构包括真空间隔管7，真空间隔管7上端一体设有控制段8，真空间隔管7套接U形换热管1的上端设置，控制段8设于U形换热管1与检测接管2的连接位置，U形换热管1下端通过两个螺栓套接设有两个组合封底块28，两个组合封底块28上端均设有组合螺纹，真空间隔管7下端设有第一内螺纹，且两个组合封底块28的组合螺纹一侧插接真空间隔管7的第一内螺纹设置，控制段8内上端开设有第一更换槽，控制段8内下端水平设有更换台，更换台上端开设有第二更换槽，第一更换槽与第二更换槽内均设有第二内螺纹，第一更换槽与第二更换槽内分别通过第二内螺纹插接设有第二安装环10和第一安装环9，第二安装环10和第一安装环9之间连接设有包覆膜11，第一更换槽与第二更换槽内下端均为锥形结构设置，且包覆膜11两侧分别与第一更换槽与第二更换槽的锥形结构一侧相贴合设置，在控制段8内可拆卸的安装一个包覆膜11，在真空间隔管7和控制段8重复利用时，可通过更换包覆膜11实现本机构的完整功能。
本发明实施例四中披露的一种岩土体热物性参数测试方法，其结构与实施例三中基本相同，其不同之处在于：对包覆膜11与检测接管2进行压紧密封，控制段8的外周侧对称开设有若干摆动槽12，若干摆动槽12内下端均水平设有翻转轴，翻转轴上均活动插接设有密封压杆13，密封压杆13一侧均设有弧形压块14，检测接管2靠近弧形压块14一侧的上下两端均设有环形密封台15，且若干弧形压块14一侧分别挤压包覆膜11一侧插接置于两个环形密封台15之间并贴合检测接管2设置，摆动槽12内上端竖直开设有辅助导槽17，摆动槽12内上端水平插接设有推动块16，推动块16上端竖直设有辅助导杆18，辅助导杆18上端活动插接辅助导槽17下端设置，推动块16下端中心和密封压杆13一侧上端均设有连接耳，且两个连接耳之间均通过支撑销连接设有推动支臂19，控制段8的外周侧上端设有控制外螺纹22，控制段8上端通过控制外螺纹22套接设有控制环21，推动块16靠近控制环21一侧均设有滑块20，控制环21的内轴承水平开设有滑槽，且若干滑块20一侧分别活动插接控制环21的滑槽一侧设置，当控制环21通过螺纹旋转下降时，推动块16控制推动支臂19推动密封压杆13倾斜，进而密封压杆13一侧的弧形压块14推动包覆膜11外侧面挤压向检测接管2的两个环形密封台15之间，弧形压块14与检测接管2相接触一侧和两个弧形压块14的相邻一侧均设有密封片，两个组合封底块28相邻一侧和U形换热管1接触一侧同样设有密封片，在将包覆膜11挤压贴合检测接管2时，配合组合封底块28，对真空间隔管7和U形换热管1之间进行密封。
本发明实施例五中披露的一种岩土体热物性参数测试方法，其结构与实施例四中基本相同，其不同之处在于：对真空间隔管7内可单向抽真空，控制段8下端一侧水平连通开设有单向抽吸槽24，单向抽吸槽24内一侧竖直设有导向架，导向架中心活动贯穿插接设有弹簧杆26，弹簧杆26一侧竖直设有单向密封塞25，单向密封塞25一侧封堵单向抽吸槽24靠近U形换热管1的一侧，弹簧杆26位于单向密封塞25和导向架之间均套接设有单向弹簧27，且单向抽吸槽24的水平高度低于包覆膜11所处位置，在单向抽吸槽24位置接入抽真空吸嘴，对真空间隔管7与U形换热管1位置进行抽真空，此时随着真空间隔管7内空气被抽出，外部气压推动包覆膜11变形，并在第一安装环9和第二安装环10的限位作用下，覆盖包覆在U形换热管1和检测接管2的连接位置，保持挂接板4的稳定性的同时，对U形换热管1和检测接管2的连接处进行加强密封，然后U形换热管1在经过真空间隔管7位置的浅土层时不会造成不必要的热量外溢和传导，同时不受外部环境温度对U形换热管1内水温影响，提高检测接管2的温度计测量数据精准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于，所述岩土体热物参数测试方法包括U形换热管（1）和检测接管（2），具有以下步骤：
步骤一：试验用设备及材料准备，划分试验区域，并通过钻孔设备对该试验区域钻设100m的孔；
步骤二：在U形换热管（1）的进出水口位置均安装检测接管（2），并在U形换热管（1）上端设置间隔机构，然后将U形换热管（1）竖直插入钻设的试验孔内，对U形换热管（1）和间隔机构下端进行回填；
步骤三：回填后，对U形换热管（1）内灌水，等待48h，测量U形换热管（1）进出水口的温度，得到地层初始温度；
步骤四：然后通过恒温水箱和检测接管（2）对U形换热管（1）送入恒温加热水；
步骤五：分阶段测得进出水的温度和流量等数据，进行数据计算分析。
2.根据权利要求1所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述恒温水箱的加热功率为4.5kW，加热持续时间为50h。
3.根据权利要求2所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述检测接管（2）通过快接组件套接U形换热管（1）设置，快接组件包括若干挂接板（4），U形换热管（1）露出地面一侧均设有快接台（3），快接台（3）上端对称开设有若干轴槽，若干轴槽内均水平设有扭力轴，且若干挂接板（4）一侧分别插接轴槽内并活动套接扭力轴设置。
4.根据权利要求3所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述检测接管（2）套接U形换热管（1）一侧均设有密封垫片，检测接管（2）靠近U形换热管（1）的外周侧对称开设有若干连接槽（5），若干连接槽（5）一侧均设有连接块，若干连接块分别插接若干连接槽（5）设置，连接块上端一侧面均为倾斜面设置，且挂接板（4）套接扭力轴一侧均套接设有扭力弹簧（6）。
5.根据权利要求4所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述间隔机构包括真空间隔管（7），真空间隔管（7）上端一体设有控制段（8），真空间隔管（7）套接U形换热管（1）的上端设置，控制段（8）设于U形换热管（1）与检测接管（2）的连接位置，U形换热管（1）下端通过两个螺栓套接设有两个组合封底块（28），两个组合封底块（28）上端均设有组合螺纹，真空间隔管（7）下端设有第一内螺纹，且两个组合封底块（28）的组合螺纹一侧插接真空间隔管（7）的第一内螺纹设置。
6.根据权利要求5所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述控制段（8）内上端开设有第一更换槽，控制段（8）内下端水平设有更换台，更换台上端开设有第二更换槽，第一更换槽与第二更换槽内均设有第二内螺纹，第一更换槽与第二更换槽内分别通过第二内螺纹插接设有第二安装环（10）和第一安装环（9），第二安装环（10）和第一安装环（9）之间连接设有包覆膜（11），第一更换槽与第二更换槽内下端均为锥形结构设置，且包覆膜（11）两侧分别与第一更换槽与第二更换槽的锥形结构一侧相贴合设置。
7.根据权利要求6所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述控制段（8）的外周侧对称开设有若干摆动槽（12），若干摆动槽（12）内下端均水平设有翻转轴，翻转轴上均活动插接设有密封压杆（13），密封压杆（13）一侧均设有弧形压块（14），检测接管（2）靠近弧形压块（14）一侧的上下两端均设有环形密封台（15），且若干弧形压块（14）一侧分别挤压包覆膜（11）一侧插接置于两个环形密封台（15）之间并贴合检测接管（2）设置。
8.根据权利要求7所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述摆动槽（12）内上端竖直开设有辅助导槽（17），摆动槽（12）内上端水平插接设有推动块（16），推动块（16）上端竖直设有辅助导杆（18），辅助导杆（18）上端活动插接辅助导槽（17）下端设置，推动块（16）下端中心和密封压杆（13）一侧上端均设有连接耳，且两个连接耳之间均通过支撑销连接设有推动支臂（19）。
9.根据权利要求8所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述控制段（8）的外周侧上端设有控制外螺纹（22），控制段（8）上端通过控制外螺纹（22）套接设有控制环（21），推动块（16）靠近控制环（21）一侧均设有滑块（20），控制环（21）的内轴承水平开设有滑槽，且若干滑块（20）一侧分别活动插接控制环（21）的滑槽一侧设置。
10.根据权利要求9所述的一种岩土体热物性参数测试方法，其特征在于：所述控制段（8）下端一侧水平连通开设有单向抽吸槽（24），单向抽吸槽（24）内一侧竖直设有导向架，导向架中心活动贯穿插接设有弹簧杆（26），弹簧杆（26）一侧竖直设有单向密封塞（25），单向密封塞（25）一侧封堵单向抽吸槽（24）靠近U形换热管（1）的一侧，弹簧杆（26）位于单向密封塞（25）和导向架之间均套接设有单向弹簧（27），且单向抽吸槽（24）的水平高度低于包覆膜（11）所处位置。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103149234A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-12 | 上海理工大学 | 一种移动式地源热泵土壤热响应测试仪及测试方法 |
| CN204694654U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-10-07 | 江苏南华地下空间研究所有限公司 | 组合式地源热泵岩土热物性和地埋管换热量测试仪 |
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-
2023
- 2023-11-28 CN CN202311597982.2A patent/CN117607188A/zh active Pending
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